Ультразвуковой термометр Советский патент 1990 года по МПК G01K11/24 

3156

Изобретение относится к области контактной термометвии и может быть использовано для измерений температуры в широком диапазоне.

Целью изобретения является расши- рение диапазона измерений при одновременном повышении точности измерений.

На фиг. t изображена блок-схема ультразвукового термометра; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Ультразвуковой термометр содержит резонатор 1, согласующее звено 2, линию 3 связи, преобразователь 4, генератор 5, модулятор 65 усилитель- ограничитель 7 принятого сигнала, схему 8 запуска принятым сигналом, формирователь 3 интервала, схему 10 установки фазы генератора, усилитель- ограничитель 11 сигнала генератора, счетчики 12 и 13, инверторы 14 и 15, схемы И 16 и 17, интегратор 18, схе- му 19 управления частотомером, схему 20 управления НАЛ, ЦДЛ 21,частотомер 22Э преобразователь 23 кода, регистратор 24, формирователь 25 строб-им- ггупьса и одновибратор 26 защиты.

Причем вход преобразователя 4 сое- динен с выходом модулятора 6, вход которого соединен с выходом генератора 5 к последнему подключен вход чггтотомера 22, шлход преобразователя 4 соединен с входом усилителя- ограничителя 7 принятого сигнала, вход усилителя-ограничителя 11 сигна- генератора годключен к выходу генератора 5, а выход - к счетному входу формирователя 9 интервала, выход усилителя-ограничителя 7 принятого сигнала подключен к входу схемы 8 за- . . ;о , ,-v сиг чало - а выход схс д-j - . :ан,х. t йазм - к входу управ™ л |1ля - енератора 5, Вопсод схе- Ьш. 8 запуска принятым сигналом подключен к управляющему входу формирователя 9 интервала, выходы двух схем И 16 и 17 соединены с прямым и инвертирующим входами интегратора 18 им- пульсов, выход которого соединен с информационным входом схемы 19 управления частотомером и сигнальным входом схемы 20 управления ЦАП, тактовый вход схемы 20 управления ЦАП соединен с тактовым выходом модулятора 6, выход схемы 19 управления частотомером подключен к входу запуска частотоме- ра 22, кодовые выхода. схемы 20 управ

0

23

Q 5

Q д

35

55

14

лепил ЦАП соединены с кодовыми входами ЦАП 21, а выход последнего соединен с входом управления частотой генератора 5, выход частотомера 22 через преобразователь 23 кода подключен к входу регистратора 24, выход формирователя 9 интервала подключен к входу схемы 10 установки фазы, управляющий вход формирователя 25 строб-импульса соединен с выходом схемы 10 установки фазы, а счетный вход формирователя 25 строб-импульса - с выходом усилителя-ограничителя 11 сигнала генератора, выход формирователя 25 строб- импульса подключен к управляющим входам счетчиков 12 и 13 и входу разрешения схемы 19 управления частотомером, сигнальным вход первого счетчика 12 подключен к выходу усилителя-ограничителя 11 сигнала генератора, а сигнальный вход второго счетчика 13 - к выходу усилителя-ограничителя 7 принятого сигнала, выход первого счетчика 12 соединен с одним из входов второй схемы И 17 и через инвертор 14 с одним из входов первой схемы И 16, а выход второго счетчика 13 соединен с вторым входом первой схемы И 16 и через инвертор 15 с вторым входом второй схемы И 17.

Ультразвуковой термометр работает следующим образом.

С тактового выхода модулятора 6 импульсы поступают на тактовый вход схемы 20 управления 11АП, что приводит к изменению кода на кодовых выходах и к изменению напряжения на выходе ЦАП 21.Сформированное ЦАП напряжение поступает на генератор 5, где оно преобразовывается в частоту. Сигнал с выхода генератора 5 поступает на модулятор

Сигнал с выхода модулятора 6 в и/ де синусоидального радиоимпульса up t. образуется в преобразователе 4 в акустические колебания, которые, распространяясь по линии 3 связи и согласующему звену 2, отражаются от резонатора 1, далее через линию связи 3 поступают на преобразователь 4, преобразуются в электрические колебания (фиг. 2а) и подаются на вход усилителя ограничителя 7 принятого сигнала. Сигнал в интервале (фиг. 2а) представляет собой сигнал, отраженный от резонатора 1 при падении на него радиоимпульса возбуждения, а. сигнал в интервале (i f3 егть сигнал резонансного излучения возбужденного резонатора V.

На время передачи радиоимпульса одновибратор 26 защиты запирает своим импульсом вход усилителя-ограничителя 7 во избежании перегрузок и сбоя в работе электронной схемы от сигнала модулятора 6. Усиленный и ограниченный сигнал с выхода усилителя-ограничителя 7 поступает на схему 8 запуска которая своим импульсом (фиг. 2в) запускает формирователь 9 интервала. На сигнальный вход последнего поступает сигнал с выхода усилителя-ограничителя сигнала генератора (фиг.2г). Формирователь 9 своим импульсом (фиг.2д) задает интервал времени от фронта принятого сигнала до начала работы колебательной системы (резонатора) в устойчивом режиме свободных затухающих колебаний (фиг. 2а). В момент спада прямоугольного импульса (tf , фиг. 2д) схема 10 установки фазы, представляющая собой одновибратор, своим импульсом (фиг.2е) срывает колебания генератора 5 и навязывает ему новую фазу (t, на фиг. 2е). После фазирования генератора импульс формирователя 25 строб-импульса, который формируется счетом импульсов с выхода усилителя 11, поступает (фиг. 2ж) на управляющие входы счетчиков 12 и 13. Последние счетом импульсов соответственно с выхода усилителей-ограничителей 11 и 7 формируют прямоугольные импульсы длительности NT, (фиг.2з) и МТг (.фиг. 2и), где Т, - период колебаний генератора, Т.- период свободных колебаний резонатора. На фиг. 2 выбрано . Эти импульсы подаются на входы схем И 16 и 17, причем на входы схемы 16 поступает сигнал со счетчика 13 (фиг. 2и) и инвертированный инвертором 14 сигнал со счетчика 12 (фиг. 2к). На входы схемы 17 подается сигнал со счетчика 12 (фиг. 2з) и инвертированный .инвертором 15 сигнал со счетчика 13 (фиг. 2л). С выходов схем И 16 и 17 снимаются короткие импульсы, соответствующие перекрытию входных сигналов (фиг. 2м,н). При этом длительности импульсов с выходов схем 16 и 17 рав10

6231

на вход разрешения схемы 19 управления частотомером, своим спадом переводя ее в исходный режим.

Сигналы с выходов схем И 16 и 17 поступают соответственно на прямой и инвертирующий входы интегратора 18 импульсов. Если вольтсекундные площади входных импульсов отличны, то на выходе интегратора 18 появляется сигнал рассогласования, который поступает на сигнальный вход схемы 20 управления ЦАП. В зависимости от полярности рассогласования на кодовых выходах схемы управления происходит уменьшение или увеличение кода, что приводит к изменению напряжения на выходе ЦАП 21 и к изменению частоты генератора 5 до тех пор, пока не восстановится уело- . вие, тогда схема 19 своим импульсом переводит частотомер 22 в режим измерения частоты. Автоматическая подстройка частоты сигнала генератора на частоту колеба- 25 ний резонатора, который является первичным измерительным преобразователем температуры, обеспечивает оптимизацию режима возбуждения резонатора за счет того, что обеспечивается равенство 3Q частоты сигнала вбзбуждения резонансной частоте резоанатора при любой температуре. Это позволяет расширить диапазон измерений и повысить точность измерения.

15

20

Формула изобретения

Ультразвуковой термометр, содержащий резонатор, соединенный через согласующее звено и линию связи с преобразователем, выход которого через последовательно соединенные усилитель- ограничитель принятого сигнала и схему запуска принятым сигналом соединен

с первым входом формирователя интервалов, второй вход которого соединен с выходом усилителя-ограничителя сигнала генератора, вход которого соединен с выходом генератора и через

последовательно соединенные частотомер и преобразователь кода - с регистратором, выход генератора соединен с преобразователем через модулятор, второй выход которого через одновиб

Изобретение относится к контактной термометрии и может быть использовано для измерений температуры в широком диапазоне. Цель изобретения - расширение диапазона измерений и повышение точности измерения. Ультразвуковой термометр содержит резонатор 1, соединенный через согласующее звено 2 и линию связи 3 с преобразователем 4. В его состав входят также генератор 5, модулятор 6, цифроаналоговый преобразователь 21, частотомер 22 и регистратор 24. Кроме того, устройство содержит усилители-ограничители 7 и 11 схемы 16 и 17, счетчики 12 и 13 и интегратор 18. 2 ил.

ны между собой в случае, если ,55ратор запиты соединен с вторым входом

т.е. частота сигнала генератора 5 рав-усилителя-ограничителя принятого сигна частоте свободных колебаний peso- нала, схему установки фазы генератонатора 1, Кроме того, импульс форми-ра, соединенную с входом генератора,

рователя 25 строб-импульса поступаетпервую и вторую схемы И, выходы котоСоставитель В.Ярыч Редактор Н.Бобкова Техред М.Дидык Корректор М.Шароши

Заказ 1216

Тираж 495

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное